浮法塔课程设计 天大版化工原理

1、 化工原理课程设计 浮阀塔设计 学院： 石油化工学院 专业班级: 学号： 姓名： 指导教师： 成绩： 目录任务书11设计计算及验算21.1塔板工艺尺寸计算21.2塔板流体力学验算51.3塔板负荷性能图82分析与讨论11参考书目13任 务 书 题目：拟建一浮阀塔用以分离某种液体混合物，采用F1型浮阀（重阀），试根据以下条件做出浮阀塔（精馏段）的设计计算。已知条件：气相流量(m3/s)液相流量(m3/s)气相密度（kg/m3）液相密度（kg/m3）表面张力（mN/m）1.830.00832.992842.320.6要求：1. 进行塔板工艺设计计算和验算2. 绘出制负荷性能图3. 绘出塔板的结构图4

2、. 将结果列成汇总表5. 分析并讨论1设计计算及验算1.1塔板工艺尺寸计算1 塔径欲求塔径应先给出空塔气速，而 式中可由史密斯关联图查出，横标的数值为取板间距，板上液层高度，则图中参数值为:根据以上数据，由图查得，因物系表面张力，很接近，故无需校正，即取安全系数为0.7，则空塔气速为 塔径按标准塔径圆整，则塔截面积实际空塔气速 2 溢流装置 选用单溢流弓形降液管，不设进口堰。各项计算如下：堰长：取堰长，即 出口堰高： 采用平直堰，堰上液层高度可依下式计算： 近似取，则可由列线图查出值。 因查得 则弓形降液管宽度和面积： 由图查得：，则 则液体在降液管中停留时间 ，故降液管尺寸可用。降液管底隙高

3、度。取降液管底隙处流体流速，则取 3 塔板布置及浮阀数目与排列 取阀动能因子，用下式求孔速，即每层塔板上的浮阀数，即取边缘区宽度，破沫区宽度，浮阀排列方式采用等腰三角形叉排。取同一横排的孔心距，则可按下式估算排间距，即 考虑到塔的直径较大，必须采用分块式塔板，而各分块的支承与衔接也要占去一部分鼓泡区面积，因此排间距不宜采用80mm，而应小于此值，故取。按、以等腰三角形叉排方式作图（见附图1），排得阀数228个。按重新核算孔速及阀孔动能因数：浮阀动能因数变化不大，仍在范围内。塔板开孔率=1.2塔板流体力学验算1 气相通过浮阀塔板的压强降可根据下式计算塔板压强降，即干板阻力：由下式计算，即因，故按

4、下式计算干板阻力，即板上充气液层阻力：本设备分离某液体混合物，可取充气系数，则有液柱。液体表面张力所造成的阻力：此阻力很小，忽略不计。因此，与气体流经一层浮阀塔板的压强降所相当的液柱高度为：则单板压降2 淹塔为了防止淹塔现象的发生，要求控制降液管中清液层的高度。 可用下式计算，即与气体通过塔板的压强降所相当的液柱高度：之前已算出液体通过降液管的压头损失：因不设进口堰，故按下式计算，即板上液层高度：前已选定板上液层高度为则 取，又已选定，。则 可见，符合防止淹塔的要求。(3)雾沫夹带 按以下两式计算泛点率，即 泛点率 及 泛点率板上液体流径长度板上液流面积苯和甲苯为正常系统，取物性系数,又查图得

5、泛点负荷系数，将以上数值代入下式得 泛点率又按下式计算泛点率，得泛点率根据以上两式计算出的泛点率都在80%以下，故可知雾沫夹带量能够满足的要求。1.3塔板负荷性能图雾沫夹带线依下式做出，即按泛点率为80%计算如下 ：整理得或（1）由式（1）知雾沫夹带线为直线，则在操作范围内任取两个Ls值，依式（1）算出相应的Vs值列于本例附表1中。据此，可做出雾沫夹带线（1）。附表一0.0020.0102.852.63液泛线由上式确定液泛线。忽略式中,则有因物系一定，塔板结构尺寸一定，则，及等均为定值，而与又有如下关系，即式中阀孔数N与孔径亦为定值，因此可将上式简化为与的如下关系式：即或在操作范围内任取若干个

6、值，依式（2）算出相应的值列于本例附表2中。据表中数据做出液泛线（2）附表二0.0010.0050.0090.0133.573.343.122.87液相负荷上限线液体的最大流量应保持在降液管中停留时间不低于35s。依下式知液体在降液管内停留时间为以作为液体在降液管中停留时间的下限，则（3）求出上限液体流量值（常数）。在图上液相负荷上限线为与气体流量无关的竖直线（3）漏液线对于型重阀，依计算，则。又知则得以作为规定气体最小负荷的标准，则 （4）据此做出与液体流量无关的水平漏液线（4）液相负荷下限线取堰上液层高度作为液本负荷下限条件，依的计算式计算出的下限值，依此做出液相负荷下限线，该线为与气相流

7、量无关的竖直线（5）。取，则（5）根据本题附表1，2及式（3），（4），（5）可分别做出塔板负荷性能图上的（1），（2），（3），(4)及（5）共五条线，见附图2.2分析与讨论由塔板负荷性能图可以看出：任务规定的气，液负荷下的操作点P（设计点），处在适宜操作区内的适中位置。塔板的气相负荷上限由雾沫夹带控制，操作下限由漏液控制。按照固定的液气比，由附图2查出塔板的气相负荷上限，气相负荷下限，所以现将计算结果汇总列于附表3中附表3 浮阀塔板工艺设计计算结果项目 数值及说明 备注塔径1.60分块式塔板等腰三角形叉排指同一横排的孔心距指相邻二横排的中心线距离雾沫夹带控制漏液控制板间距0.45塔板形式单溢流弓形降液管空塔气速0.914堰长1.056堰高0.047板上液层高度0.07降液管底隙高度0.04浮阀数N/个228阀孔气速6.36阀孔功能因数10.80界阀孔气速5.76孔心距0.075排间距0.065单板压降554液体在降液管内停留时间9.3降液管内清夜层高度 0.155泛点率/%51.7气相负荷上限2.58气相负荷下限0.787操作弹性3.28参考